焓
總論
焓的定義是:
其中H{\displaystyle H}表示焓,U{\displaystyle U}表示內(nèi)能。
內(nèi)能來自于熱能-以分子不規(guī)則運動為依據(jù)(動能,旋轉(zhuǎn)動能,振動能),化學(xué)能和原子核的勢能。此外還有偶極子的電磁轉(zhuǎn)換。焓由系統(tǒng)溫度的提高而成比例增大,在絕對零度時為零點能量。在這里體積功直接視為對壓力(p)引起體系體積(V)變化而形成的功。
由微分形式表達(dá)為:
注意:微分符號中的正體d和斜體d的區(qū)別,正體d為狀態(tài)參數(shù)所保留。 H=U+pV{\displaystyle H=U+pV}實際上可以導(dǎo)出理想氣體焦湯系數(shù)為0的悖論。但實際上沒有理想氣體。
定義
定義一個系統(tǒng)內(nèi):
式子H為焓,U為系統(tǒng)內(nèi)能,p為其壓強,V則為體積。
對于在大氣內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),壓強一般保持常值,則有
規(guī)定放熱反應(yīng)的焓取負(fù)值。如:
SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4(l) ΔH= -130.3 kJ/mol
表示每生成1molH2SO4放出130.3 kJ的熱。
嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)熱化學(xué)方程格式:H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l) ΔrHm=-286kJ·mol (θ表示標(biāo)準(zhǔn)態(tài),r表示反應(yīng),m表示1mol反應(yīng),含義為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下進(jìn)行一摩爾反應(yīng)的焓變)
標(biāo)準(zhǔn)生成焓
標(biāo)準(zhǔn)生成焓是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(101.3 kPa;25 ℃)下生成一摩爾最穩(wěn)定形態(tài)純凈物質(zhì)放出(放熱反應(yīng),符號為負(fù))或者吸收(吸熱反應(yīng),符號為正)的焓,單位千焦/摩爾,符號Δ Hf。
焓為負(fù)時,表明構(gòu)成此物質(zhì)的過程中放出能量;相反焓為正時,構(gòu)成此物質(zhì)的過程中需要吸收能量。標(biāo)準(zhǔn)生成焓為極大的負(fù)值表明此物質(zhì)有極高的化學(xué)穩(wěn)定性(就是說,構(gòu)成此物質(zhì)時放出了極大能量,而要破壞此物質(zhì),同樣需要極大的能量)。
標(biāo)準(zhǔn)生成焓的一個重要應(yīng)用是通過赫斯定律計算反應(yīng)焓:反應(yīng)焓等于反應(yīng)產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓與反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓之差。公式表示為
這與蓋斯定律等效:生成焓在通常條件下只與物質(zhì)本身相關(guān),而與反應(yīng)的過程無關(guān)。 生成焓是一個熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)。其所有值與熱力學(xué)平衡相關(guān),因為溫度并未定義。
參見
能量
熱力學(xué)
熱化學(xué)
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